理论教育 碲化镉薄膜技术在太阳能电池中的应用与可持续性探讨

碲化镉薄膜技术在太阳能电池中的应用与可持续性探讨

时间:2023-06-23 理论教育 版权反馈
【摘要】:碲化镉太阳电池的效率近来有显著的提高,从两年前的17%提高到今天的19.6%。作为一种薄膜技术,碲化镉膜层的厚度通常为2~8μm[13]。镉的探明储量大约为500000吨,相比而言,碲的探明储量约为24000吨[4],因此,碲材料的可获取性将可能限制碲化镉组件未来的生产。在AM1.5太阳强度和组件效率12.8%的前提下,碲化镉组件所能产出的总功率为492GWp。美国地质调查局2011年矿物年鉴[14]报导每生产1GWp的碲化镉组件消耗的碲约为100吨,结果是碲化镉的总瓦数为240GWp。

碲化镉薄膜技术在太阳能电池中的应用与可持续性探讨

碲化镉太阳电池的效率近来有显著的提高,从两年前的17%提高到今天的19.6%。目前最好的产业化碲化镉组件的效率大约是12.8%。作为一种薄膜技术,碲化镉膜层的厚度通常为2~8μm[13]。镉的探明储量大约为500000吨,相比而言,碲的探明储量约为24000吨[4],因此,碲材料的可获取性将可能限制碲化镉组件未来的生产。

碲化镉晶体闪锌矿(zinc blende)结构,晶格常数为0.648nm。每个碲化镉晶胞包含4个碲原子,其质量为128原子质量单位(amu)。根据碲的储量,计算碲化镉的最大可能体积为

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在最理想的情况下,如果碲化镉太阳电池膜层为2μm厚,那么所能生产出的碲化镉太阳电池最大的面积为3.84×109 m2。在AM1.5太阳强度(1000W/m2)和组件效率12.8%的前提下,碲化镉组件所能产出的总功率为492GWp。这相当于时均49~98GW的功率输出,或者相当于2100年全球预期能源需求(见图1.1)的0.16%。实际上,碲化镉组件的最大可能发电量只是我们最好前景估计的一部分,也就是说约为2100年能源需求的0.1%。

为了说明我们分析的是具有最好前景,将我们的估算与2000年和2008年发表的,碲资源限制下的碲化镉组件总量为300GWp[8]和120GWp[9]的估算进行了对比。两者均明显低于我们估算的最好情况。美国地质调查局2011年矿物年鉴[14]报导每生产1GWp的碲化镉组件消耗的碲约为100吨,结果是碲化镉的总瓦数为240GWp。

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